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【摘 要】随着现代科技的飞速发展，无线通信技术作为现代通信的领头军也在大跨步的更新换代中，而其中比较重要的一项技术TD-SCDMA技术取得的进步和发展十分的突出，本论文主要介绍了TD-SCDMA技术的发展特点以及应用。
【关键词】TD-SCDMA ；TD-SCDMA技术特点；技术应用
TD-SCDMA technology development and application of
Han Wei-hai
(Shaanxi Tianyuan Communication Design Consulting Co., Ltd Xi'an Shaanxi 710000)
【Abstract】With the rapid development of modern technology, wireless communication technology as a military leader of modern communications is also a large step in the upgrading, of which the more important a technology TD-SCDMA technology has made great progress and development of prominent, this paper focuses on the development of TD-SCDMA technology features and applications.
【Key words】TD-SCDMA;TD-SCDMA technology features;Technology
1. 引言
TD－SCDMA的中文含义为时分同步码分多址接入，该项通信技术也属于一种无线通信的技术标准，它是由中国第一次提出并在此无线传输技术（RTT）的基础上与国际合作，完成了TD－SCDMA标准，成为CDMA TDD标准的一员的，这是中国移动通信界的一次创举，也是中国对第三代移动通信发展的贡献。在与欧洲、美国各自提出的3G标准的竞争中，中国提出的TD-SCDMA已正式成为 全球3G标准之一，这标志着中国在移动通信领域已经进入世界领先之列。该方案的主要技术集中在大唐公司手中，它的设计参照了TDD(时分双工)在不成对的频带上的时域模式。
TD－SCDMA为TDD模式，在应用范围内有其自身的特点：一是终端的移动速度受现有DSP运算速度的限制只能做到240Km/h；二是基站覆盖半径在15Km以内时频谱利用率和系统容量可达最佳，在用户容量不是很大的区域，基站最大覆盖可达30－40Km。所以，TD－SCDMA适合在城市和城郊使用，在城市和城郊这两个不足均不影响实际使用。因在城市和城郊，车速一般都小于200Km/h，城市和城郊人口密度高，因容量的原因，小区半径一般都在15Km以内。而在农村及大区全覆盖时，用WCDMA FDD方式也是合适的，因此TDD和FDD模式是互为补充的。
2. 概念
TD-SCDMA， Time Division-Synchronous Code Division Multiple Access，即时分同步的码分多址技术。作为中国提出的第三代移动通信标准(简称3G)，自1998年正式向ITU(国际电联)提交以来，已经历经五年多的时间，完成了标准的专家组评估、ITU认可并发布、与3GPP(第三代伙伴项目)体系的融合、新技术特性的引入等一系列的国际标准化工作，从而使TD－SCDMA标准成为第一个由中国提出的，以我国知识产权为主的、被国际上广泛接受和认可的无线通信国际标准，这是我国电信史上重要的里程碑。
3. TD-SCDMA技术分析
TD-SCDMA采用了TDD双工方式，设计了1个多时隙的帧结构，它将3GPP标准中的1个10ms的无线帧分为2个子帧，每个子帧又设计了7个业务时隙，此外，还有上下行导引时隙（DwPTS和UpPTS）和作为收发间隔的保护时隙。
将时隙设计得比较小，并使用子帧的目的是为了支持智能天线的使用；设计导引时隙是为了实现同步CDMA。在每个基本业务单元中，将业务数据安放在单元的两边；中间设计了中间码（Midamble），应用于同步及信道估计，为使用联合检测而准备的，并将缺少保护和纠错的物理层信令安放在中间码两旁。整个帧结构设计方法是我们所特有的，是为了满足系统设计而设计的。
TD―SCDMA的无线传输方案灵活地综合了FDMA，TDMA和CDMA等基本传输方法。通过与联合检测相结合，它在传输容量方面表现非凡。通过引进智能天线，容量还可以进一步提高。
4. TD-SCDMA技术特点
TD-SCDMA的提出比其他标准较晚，这给其产品成熟性带来一定的挑战，但在另一方面，TD-SCDMA吸纳了九十年代以来移动通信领域最先进的技术，在一定程度上代表了技术的发展方向，具有前瞻性和强大的后发优势。与其他3G标准相比，TD-SCDMA系统及其技术有着如下突出优势：
4.1 频谱利用率高。由于TD-SCDMA采用了CDMA和TDMA的多址技术，使TD-SCDMA在传输中很容易设置一个上行和下行链路的转换点，来针对不同类型的业务，类似于可根据交通的流量来控制“红绿灯”转换的时间间隔。对于像互联网这样的“不对称”传输业务，可使其转换“不对称”，而对于像语音这样的“对称”传输业务，可以使其转换“对称”，这样，就使总的频谱效率更高。
4.2 支持多种通信接口。由于TD-SCDMA同时满足Iub、A、Gb、Iu、Iur多种接口的要求，所以TD-SCDMA的基站子系统既可作为2G和2.5G GSM基站的扩容，又可作为3G网中的基站子系统，能同时兼顾现在的需求和长远未来的发展。
4.3 频谱灵活性强。由于TD-SCDMA第三代移动通信系统频谱灵活性强，仅需单一1.6M的频带就可提供速率达2M的3G业务需求，而且非常适合非对称业务的传输。
4.4 系统性能稳定。由于TD-SCDMA收发在同一频段上，使上行链路和下行链路的无线环境一致性很好，更适合使用新兴的“智能天线”技术；由于利用了CDMA和TDMA结合的多址方式，更利于联合检测技术的采用，这些技术都能减少干扰，提高系统的性能稳定性。
4.5 能与传统系统进行兼容。TD-SCDMA能够实现从现存的通信系统到下一代移动通信系统的平滑过渡。支持现存的覆盖结构，信令协议可以后向兼容，网络不用再引入新的呼叫模式。
4.6 支持高速移动通信。在TD-SCDMA系统中，基带数字信号处理技术是基于智能天线和联合检测，其限制在设备基带数字信号处理能力和算法复杂性之间的矛盾。该技术可以确保TD-SCDMA系统在移动速度为250Km／h和UMTS（3GPP）移动环境下，可以正常工作。
4.7 系统设备成本低。由于TD-SCDMA上下行工作于同一频率，对称的电波传播特性使之便于利用智能天线等新技术，也可达到降低成本的目的。设备成本在无线基站方面，TD-SCDMA的设备成本至少比UTRA TDD低30%。
4.8 支持与传统系统间的切换功能。TD-SCDMA技术支持多载波直接扩频系统，可以再利用现有的框架设备、小区规划、操作系统、账单系统等。在所有环境下支持对称或不对称的数据速率。
5. TD-SCDMA技术的发展状况
自2001年3月3GPPR4发布后，TD-SCDMA标准规范的实质性工作主要在3GPP体系下完成。在R4标准发布之后的两年多时间里，大唐与其他众多的业界运营商、设备制造商一起，又经过无数次会议讨论、邮件组讨论，通过提交的大量文稿，对TD-SCDMA标准规范的物理层处理、高层协议栈消息、网络和接口信令消息、射频指标和参数、一致性测试等部分的内容进行了一次次的修订和完善，使得到目前为止的TD-SCDMAR4规范达到了相当稳定和成熟的程度。
在3GPP的体系框架下，经过融合完善后，由于双工方式的差别，TD-SCDMA的所有技术特点和优势得以在空中接口的物理层体现。物理层技术的差别是TD-SCDMA与WCDMA最主要的差别所在。在核心网方面，TD-SCDMA与WCDMA采用完全相同的标准规范，包括核心网与无线接入网之间采用相同的Iu接口；在空中接口高层协议栈上，TD-SCDMA与WCDMA二者也完全相同。这些共同之处保证了两个系统之间的无缝漫游、切换、业务支持的一致性、QoS的保证等，也保证了TD-SCDMA和WCDMA在标准技术的后续发展上保持相当的一致性。
6. TD-SCDMA技术的发展趋势及应用
当前，新的一轮电信标准和技术发展浪潮已经涌来，以3G增强技术(HSPA)、长期演进技术(LTE)以及4G/B3G技术(IMT-Advanced)为代表的新的竞争态势已经形成。因此，对TD-SCDMA而言，能否在3G增强技术、LTE长期演进技术以及4G继续有创新、有突破，是关系到TD-SCDMA能否在国际电信新格局中继续占有一席之地、保持可持续发展能力的大问题，并且对巩固TD-SCDMA已经建立起来的地位和成果，进一步提高我国移动通信领域内自主创新与核心竞争力，具有十分重要的战略意义。
到2020年前，TD-SCDMA技术与标准的发展和未来演进可以大致分为三个阶段和两大类别技术。三个阶段分别是：TD-SCDMA及TD-SCDMA增强型技术标准阶段，TD-SCDMA长期演进(TD-LTE)技术阶段，4G(IMT-Advanced)技术阶段；两大类别技术分别是：第一阶段TD-SCDMA及TD-SCDMA增强型技术是基于CDMA的技术，第二阶段的LTE和第三阶段4G是基于OFDM的技术。
6.1 TD-SCDMA技术与标准的第一阶段又可以分为TD-SCDMA基本版本阶段及TD-SCDMA增强型版本阶段。TD-SCDMA基本版本即3GPPR4版本，主要是实现话音和中低速数据业务，TD-SCDMA增强型版本是指TD-SCDMA的3GPPR5/R6/R7版本。TD-SCDMA增强技术是在TD-SCDMA现有技术的基础上，通过引入局部的先进技术如HARQ、AMC、高阶调制、快速调度机制、MIMO等技术，取得明显的性能提升，来满足TD-SCDMA现有网络的快速升级和部署。采用的基本技术以CDMA技术为基础，没有技术体制上的更新换代。TD-SCDMA增强技术以HSD-PA、HSUPA、MBMS(包括优化的MBMS)、HSPA+为代表。
6.2 TD-SCDMA标准第二阶段可以称为TD-LTE长期演进阶段，TD-LTE在基本多址接入技术上引入OFDM以替代CDMA，在智能天线(SA)基础上进一步引入MIMO技术，形成SA+MIMO的先进多天线技术，同时保持了特殊时隙和同步以及联合检测等原有技术优势和技术特点，在性能上获得巨大提升(5～6倍于3GPP R6版本)的同时，还尽量保证TD-SCDMA及TD-SCDMA增强网络向TD-LTE网络的平滑演进。目前，TD-LTE在3GPP的标准化工作和TD-LTE的标准化工作同步进行。
6.3 TD-SCDMA标准第三阶段称为4G或ITM-Advanced阶段。ITM-Advanced是ITU为满足未来10～15年全球移动通信需求而启动的。在技术上，ITM-Advanced将基于OFDM，在LTE(或相当)技术的基础上，作进一步增强。目前在国家有关主管部门的统一领导和组织下，TD-SCDMA 4G标准研究也在有条不紊地进行中。
参考文献
［1］ TD-SCDMA技术简介.
［2］ TD-SCDMA特点概述.
［3］ 现在电信科技.
［4］ TD-SCDMA第三代移动通信系统.
［5］ TD-SCDMA中同步技术的探讨.
［文章编号］1006-7619（2011）08-24-853
【关键词】TD-SCDMA ；TD-SCDMA技术特点；技术应用
TD-SCDMA technology development and application of
Han Wei-hai
(Shaanxi Tianyuan Communication Design Consulting Co., Ltd Xi'an Shaanxi 710000)
【Abstract】With the rapid development of modern technology, wireless communication technology as a military leader of modern communications is also a large step in the upgrading, of which the more important a technology TD-SCDMA technology has made great progress and development of prominent, this paper focuses on the development of TD-SCDMA technology features and applications.
【Key words】TD-SCDMA;TD-SCDMA technology features;Technology
1. 引言
TD－SCDMA的中文含义为时分同步码分多址接入，该项通信技术也属于一种无线通信的技术标准，它是由中国第一次提出并在此无线传输技术（RTT）的基础上与国际合作，完成了TD－SCDMA标准，成为CDMA TDD标准的一员的，这是中国移动通信界的一次创举，也是中国对第三代移动通信发展的贡献。在与欧洲、美国各自提出的3G标准的竞争中，中国提出的TD-SCDMA已正式成为 全球3G标准之一，这标志着中国在移动通信领域已经进入世界领先之列。该方案的主要技术集中在大唐公司手中，它的设计参照了TDD(时分双工)在不成对的频带上的时域模式。
TD－SCDMA为TDD模式，在应用范围内有其自身的特点：一是终端的移动速度受现有DSP运算速度的限制只能做到240Km/h；二是基站覆盖半径在15Km以内时频谱利用率和系统容量可达最佳，在用户容量不是很大的区域，基站最大覆盖可达30－40Km。所以，TD－SCDMA适合在城市和城郊使用，在城市和城郊这两个不足均不影响实际使用。因在城市和城郊，车速一般都小于200Km/h，城市和城郊人口密度高，因容量的原因，小区半径一般都在15Km以内。而在农村及大区全覆盖时，用WCDMA FDD方式也是合适的，因此TDD和FDD模式是互为补充的。
2. 概念
TD-SCDMA， Time Division-Synchronous Code Division Multiple Access，即时分同步的码分多址技术。作为中国提出的第三代移动通信标准(简称3G)，自1998年正式向ITU(国际电联)提交以来，已经历经五年多的时间，完成了标准的专家组评估、ITU认可并发布、与3GPP(第三代伙伴项目)体系的融合、新技术特性的引入等一系列的国际标准化工作，从而使TD－SCDMA标准成为第一个由中国提出的，以我国知识产权为主的、被国际上广泛接受和认可的无线通信国际标准，这是我国电信史上重要的里程碑。
3. TD-SCDMA技术分析
TD-SCDMA采用了TDD双工方式，设计了1个多时隙的帧结构，它将3GPP标准中的1个10ms的无线帧分为2个子帧，每个子帧又设计了7个业务时隙，此外，还有上下行导引时隙（DwPTS和UpPTS）和作为收发间隔的保护时隙。
将时隙设计得比较小，并使用子帧的目的是为了支持智能天线的使用；设计导引时隙是为了实现同步CDMA。在每个基本业务单元中，将业务数据安放在单元的两边；中间设计了中间码（Midamble），应用于同步及信道估计，为使用联合检测而准备的，并将缺少保护和纠错的物理层信令安放在中间码两旁。整个帧结构设计方法是我们所特有的，是为了满足系统设计而设计的。
TD―SCDMA的无线传输方案灵活地综合了FDMA，TDMA和CDMA等基本传输方法。通过与联合检测相结合，它在传输容量方面表现非凡。通过引进智能天线，容量还可以进一步提高。
4. TD-SCDMA技术特点
TD-SCDMA的提出比其他标准较晚，这给其产品成熟性带来一定的挑战，但在另一方面，TD-SCDMA吸纳了九十年代以来移动通信领域最先进的技术，在一定程度上代表了技术的发展方向，具有前瞻性和强大的后发优势。与其他3G标准相比，TD-SCDMA系统及其技术有着如下突出优势：
4.1 频谱利用率高。由于TD-SCDMA采用了CDMA和TDMA的多址技术，使TD-SCDMA在传输中很容易设置一个上行和下行链路的转换点，来针对不同类型的业务，类似于可根据交通的流量来控制“红绿灯”转换的时间间隔。对于像互联网这样的“不对称”传输业务，可使其转换“不对称”，而对于像语音这样的“对称”传输业务，可以使其转换“对称”，这样，就使总的频谱效率更高。
4.2 支持多种通信接口。由于TD-SCDMA同时满足Iub、A、Gb、Iu、Iur多种接口的要求，所以TD-SCDMA的基站子系统既可作为2G和2.5G GSM基站的扩容，又可作为3G网中的基站子系统，能同时兼顾现在的需求和长远未来的发展。
4.3 频谱灵活性强。由于TD-SCDMA第三代移动通信系统频谱灵活性强，仅需单一1.6M的频带就可提供速率达2M的3G业务需求，而且非常适合非对称业务的传输。
4.4 系统性能稳定。由于TD-SCDMA收发在同一频段上，使上行链路和下行链路的无线环境一致性很好，更适合使用新兴的“智能天线”技术；由于利用了CDMA和TDMA结合的多址方式，更利于联合检测技术的采用，这些技术都能减少干扰，提高系统的性能稳定性。
4.5 能与传统系统进行兼容。TD-SCDMA能够实现从现存的通信系统到下一代移动通信系统的平滑过渡。支持现存的覆盖结构，信令协议可以后向兼容，网络不用再引入新的呼叫模式。
4.6 支持高速移动通信。在TD-SCDMA系统中，基带数字信号处理技术是基于智能天线和联合检测，其限制在设备基带数字信号处理能力和算法复杂性之间的矛盾。该技术可以确保TD-SCDMA系统在移动速度为250Km／h和UMTS（3GPP）移动环境下，可以正常工作。
4.7 系统设备成本低。由于TD-SCDMA上下行工作于同一频率，对称的电波传播特性使之便于利用智能天线等新技术，也可达到降低成本的目的。设备成本在无线基站方面，TD-SCDMA的设备成本至少比UTRA TDD低30%。
4.8 支持与传统系统间的切换功能。TD-SCDMA技术支持多载波直接扩频系统，可以再利用现有的框架设备、小区规划、操作系统、账单系统等。在所有环境下支持对称或不对称的数据速率。
5. TD-SCDMA技术的发展状况
自2001年3月3GPPR4发布后，TD-SCDMA标准规范的实质性工作主要在3GPP体系下完成。在R4标准发布之后的两年多时间里，大唐与其他众多的业界运营商、设备制造商一起，又经过无数次会议讨论、邮件组讨论，通过提交的大量文稿，对TD-SCDMA标准规范的物理层处理、高层协议栈消息、网络和接口信令消息、射频指标和参数、一致性测试等部分的内容进行了一次次的修订和完善，使得到目前为止的TD-SCDMAR4规范达到了相当稳定和成熟的程度。
在3GPP的体系框架下，经过融合完善后，由于双工方式的差别，TD-SCDMA的所有技术特点和优势得以在空中接口的物理层体现。物理层技术的差别是TD-SCDMA与WCDMA最主要的差别所在。在核心网方面，TD-SCDMA与WCDMA采用完全相同的标准规范，包括核心网与无线接入网之间采用相同的Iu接口；在空中接口高层协议栈上，TD-SCDMA与WCDMA二者也完全相同。这些共同之处保证了两个系统之间的无缝漫游、切换、业务支持的一致性、QoS的保证等，也保证了TD-SCDMA和WCDMA在标准技术的后续发展上保持相当的一致性。
6. TD-SCDMA技术的发展趋势及应用
当前，新的一轮电信标准和技术发展浪潮已经涌来，以3G增强技术(HSPA)、长期演进技术(LTE)以及4G/B3G技术(IMT-Advanced)为代表的新的竞争态势已经形成。因此，对TD-SCDMA而言，能否在3G增强技术、LTE长期演进技术以及4G继续有创新、有突破，是关系到TD-SCDMA能否在国际电信新格局中继续占有一席之地、保持可持续发展能力的大问题，并且对巩固TD-SCDMA已经建立起来的地位和成果，进一步提高我国移动通信领域内自主创新与核心竞争力，具有十分重要的战略意义。
到2020年前，TD-SCDMA技术与标准的发展和未来演进可以大致分为三个阶段和两大类别技术。三个阶段分别是：TD-SCDMA及TD-SCDMA增强型技术标准阶段，TD-SCDMA长期演进(TD-LTE)技术阶段，4G(IMT-Advanced)技术阶段；两大类别技术分别是：第一阶段TD-SCDMA及TD-SCDMA增强型技术是基于CDMA的技术，第二阶段的LTE和第三阶段4G是基于OFDM的技术。
6.1 TD-SCDMA技术与标准的第一阶段又可以分为TD-SCDMA基本版本阶段及TD-SCDMA增强型版本阶段。TD-SCDMA基本版本即3GPPR4版本，主要是实现话音和中低速数据业务，TD-SCDMA增强型版本是指TD-SCDMA的3GPPR5/R6/R7版本。TD-SCDMA增强技术是在TD-SCDMA现有技术的基础上，通过引入局部的先进技术如HARQ、AMC、高阶调制、快速调度机制、MIMO等技术，取得明显的性能提升，来满足TD-SCDMA现有网络的快速升级和部署。采用的基本技术以CDMA技术为基础，没有技术体制上的更新换代。TD-SCDMA增强技术以HSD-PA、HSUPA、MBMS(包括优化的MBMS)、HSPA+为代表。
6.2 TD-SCDMA标准第二阶段可以称为TD-LTE长期演进阶段，TD-LTE在基本多址接入技术上引入OFDM以替代CDMA，在智能天线(SA)基础上进一步引入MIMO技术，形成SA+MIMO的先进多天线技术，同时保持了特殊时隙和同步以及联合检测等原有技术优势和技术特点，在性能上获得巨大提升(5～6倍于3GPP R6版本)的同时，还尽量保证TD-SCDMA及TD-SCDMA增强网络向TD-LTE网络的平滑演进。目前，TD-LTE在3GPP的标准化工作和TD-LTE的标准化工作同步进行。
6.3 TD-SCDMA标准第三阶段称为4G或ITM-Advanced阶段。ITM-Advanced是ITU为满足未来10～15年全球移动通信需求而启动的。在技术上，ITM-Advanced将基于OFDM，在LTE(或相当)技术的基础上，作进一步增强。目前在国家有关主管部门的统一领导和组织下，TD-SCDMA 4G标准研究也在有条不紊地进行中。
参考文献
［1］ TD-SCDMA技术简介.
［2］ TD-SCDMA特点概述.
［3］ 现在电信科技.
［4］ TD-SCDMA第三代移动通信系统.
［5］ TD-SCDMA中同步技术的探讨.
［文章编号］1006-7619（2011）08-24-853